Беззаразный вид: фильтры и повязки с пигментом куркумы защитят от вирусов
Международная команда ученых создала материал, способный подавлять активность вирусов. Для этого авторы нанесли на полимерную фильтрационную мембрану с крупными порами наночастицы серебра, соединенные с куркумином. Разработка может использоваться, например, для фильтрации воды от бактерий и вирусов, чтобы сделать ее пригодной для питья, или в качестве барьерного материала в медицине — эффективного покровного материала для ран и ожогов.
Обеззараженное с интеллектом
Обеззаразить воду (удалить из нее бактерии и вирусы) можно с помощью мембран — тонких полимерных пленок с порами, которые, подобно ситу, пропускают жидкость, но удерживают микроорганизмы или вирусы. Однако у этого метода есть недостаток: если поры слишком малы и соизмеримы с размерами вирусов, то фильтрация идет очень медленно, и очистка воды становится долгим и неэффективным процессом.
Ученые из Центра прикладной физики Лаборатории ядерных реакций имени Г.Н. Флерова в Дубне с коллегами из Армении и Южной Африки обнаружили, что, если на мембрану с порами, диаметр которых больше размера вирусов, нанести вещества, обладающие нужными биохимическими свойствами, — проходящие через нее вирусы ингибируются, то есть теряют способность проникать в клетку, связываясь с клеточными рецепторами. После этого вирус не может размножаться и захватывать новые клетки, а значит, становится безопасным для человека.
С этой целью авторы зафиксировали на поверхности мембраны дозированные количества наночастиц серебра и куркумина. Они были выбраны на основании более ранних исследований, которые показали, что эти вещества подавляют активность вирусов различной природы, включая вирус герпеса. Кроме того, куркумин обладает антибактериальным эффектом и поэтому часто входит в состав некоторых противовоспалительных средств.
Затем через модифицированную комплексом указанных наночастиц трековую мембрану с помощью шприца пропустили раствор с вирусными частицами.
— Такие обеззараживающие мембраны могут использоваться в установках для очистки воды. В персонализированной медицине возможно их применение в качестве эффективного покровного материала для ран и ожогов: на пораженные и от этого более уязвимые участки кожи не попадут вирусы и бактерии, — рассказал «Известиям» основной исполнитель проекта, кандидат химических наук, заместитель начальника Центра прикладной физики Лаборатории ядерных реакций имени Г.Н. Флерова Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) Александр Нечаев.
Ученые провели несколько серий экспериментов на разных вирусах: герпеса, стоматита, гриппа и энцефаломиокардита. Чтобы оценить эффективность работы материала, исследователи сравнивали, насколько уменьшилось количество активных вирусных частиц в растворе после его прохождения через мембрану.
От герпеса и стоматита
Оказалось, что мембрана ингибировала 99% частиц вируса герпеса и вируса стоматита. При этом на вирусы гриппа и энцефаломиокардита влияние таких материалов было слабее: в этом случае ингибировалось от 80% до 85% частиц.
Это говорит о том, что куркумин с наночастицами серебра действует избирательно, пояснили ученые. Необычно, что, несмотря на то что поры мембраны были больше частиц вирусов, за счет нанесения смеси наночастиц серебра и куркумина обеззараживающий эффект оказался таким же сильным, как при фильтрации с мелкими порами. Это объясняется тем, что вирусы теряли способность размножаться и заражать клетки. При этом по сравнению с фильтрацией с мелкими порами этот метод на порядок быстрее и не требует использования высоких давлений. Это указывает на то, что метод подходит для более быстрого и эффективного обеззараживания воды.
— В дальнейшем мы планируем создать композитные противовирусные и бактерицидные материалы для медицинских изделий — например, инфузионные фильтры для тонкой очистки лекарств или респираторы, которые не нужно будет обеззараживать, — отметил Александр Нечаев.
Разработанная мембрана, которая содержит в себе сразу два компонента агентов с антимикробными свойствами, позволила не только эффективно удерживать вирусные частицы на поверхности мембраны, но и инактивировать их патогенные свойства, рассказал «Известиям» руководитель группы дизайна и инженерии ферментов ПИШ ИТМО Илья Коляденко. По его словам, такой подход можно назвать перспективным, так как он позволяет оказывать двойной эффект, что повышает вероятность обеззараживания объектов фильтрации.
При этом оба компонента — серебро и куркумин — демонстрируют высокую противогрибковую и противобактериальную активность, что в перспективе может сделать их кандидатами для создания эффективных и экологичных систем для обеззараживания жидкостей и воздуха от патогенной микрофлоры, отметил эксперт.
— Свойства наночастиц серебра и куркумина давно известны. Но применение важное. Поэтому эта тематика может быть интересна широкой аудитории, — рассказал «Известиям» ведущий научный сотрудник лаборатории контролируемых оптических наноструктур МФТИ Александр Барулин.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Surfaces and Interfaces.
